WO1990009528A1

WO1990009528A1 - Hydraulic circuit for working machines

Info

Publication number: WO1990009528A1
Application number: PCT/JP1990/000193
Authority: WO
Inventors: Genroku Sugiyama; Toichi Hirata
Original assignee: Hitachi Construction Machinery Co., Ltd.
Priority date: 1989-02-20
Filing date: 1990-02-19
Publication date: 1990-08-23
Also published as: EP0411151A1; DE69010419T2; KR910700414A; US5101629A; EP0411151B1; DE69010419D1; KR920007650B1; EP0411151A4

Description

明細書 " 作業機械の油圧回路装置技術分野

本発明は油圧ショベルや油圧クレーン等の作業機械の油圧回路装置に係わり、特に、流量制御弁の前後差圧を規定値に保持する圧力制御手段を備えた作業機械の油圧回路装置に関する。背景技術

作業機械には所期の作業を実施するのに必要な複数の作業部材を備えたものがある。その典型的な例として油圧ショベルが挙げられる。すなわち、油圧ショべルは、油圧ショベルを移動させるための下部走行体、この下部走行体上に旋回可能に載置された上部旋回体、およびブーム、アーム、ケットより成るフロント機構で構成されている。上部旋回体には、運転室、原動機、油圧ポンプ等の種々の設備が装架され、かつフロント機構が取付けられている。

ところで、この種の作業機械に用いられる油圧回路装置には、ポンプ吐出圧力が油圧ァクチユエ一夕の負荷圧力よりも一定値だけ高くなるようにポンプ吐出量を制御することにより、ァクチユエ一夕の駆動に必要な流量だけを油圧ポンプから吐出させるロードセンシングシステムと称されるシステムがある。

近年、このロードセンシングシステムについて種々の提案がなされている。例えば、特開昭 5 7 - 1 1 6 9 6 5号公報には、ァクチユエ一夕に供給される圧油 . の流れを制御する流量制御弁の下流側に、複数のァクチユエ一夕の最大負荷圧力に応答して作動し、流量制御弁の前後差圧を規定値に保持する圧力制御器を配置した油圧回路装置が提案されている。また、特開昭 6 0 - 1 1 7 0 6号公報には、流量制御弁の上流側にその前後差圧を規定値に保持する圧力捕償弁を配置した油圧回路において、圧力捕償弁にばねの代わりに、ポンプ吐出圧力と最大負荷圧力とを対向して作用させる手段を設け、両者の差圧により上記規定値を設定するようにした油圧回路装置が提案されている。このように流量制御弁の前後差圧を制御することにより、複合駆動時に各流量制御弁の通過流量、すなわち、各ァクチユエ一夕への供給流量を操作レバーの操作量（要求流量）に応じた値に制御できると共に、複数のァクチユエ一夕の速度比を適切に制御し、円滑な複合操作を可能としている。

しかしながら、上述した従来の油圧回路装置には以下のような問題点がある。

一般に、作業機械にあっては、油圧ァクチユエ一夕の駆動速度を大きく低下させて作業を行うことがある。例えば、油圧ショベルでは、地面を薄く剥ぐ作業、地ならし作業、法面を作る作業等（以下、これらを後操作作業と総称する）がこれに相当する。このように作業を行なう場合、ァクチユエ一夕の操作レバ一の操作：量に対してァクチユエ一夕への供給流量（流量制御弁の通過流量）の変化が小さい方が作業を容易に行:なうことができるのは明らかである。

ところで、ロードセンシングシステムが使用されない油圧回路装置における微操作作業においては、操作レバーの操作量に対するァクチユエータベの供給流量の変化は、油圧ポンプを駆動する原動機の回転数を低下させることにより小さくし、これによりオペレ一タは容易に微操作作業を行なうことができた。しかしながら、ロードセンシングシステムを使用する油压回路装置においては、上述したように流量制御弁の前後差圧を規定値に保持する制御が行なわれるので、原職機 ■ の回転数を低下させても、操作レバーの操作量に応じて供給流量が決定され、操作レバーの操作量に対^る供給流量の変化割合は変化せず、このため、操作レバ一によるァクチユエ一夕の低速制御が困難となり、' ひいては微操作作業の実施が困難であるという問題があつた。一方、流量制御弁の前後差圧を規定値に保持する圧力制御手段に外部からの制御信号を導入し、当該規定値を変更するものとして米国特許第 4， 4 8 7 , 0 1 8号がある。しかしながら、この従来技術では当該制御信号の作り方については何ら議論されていない。

本発明の目的は、ロードセンシングシステムを採用しても、微操作作業を容易に実施することができる作業機械の油圧回路装置を提供することにある。発明の開示

上記目的を達成するため、本発明は、圧油供給源と、この圧油供給源からの圧油により駆動される少なくとも 1つの油圧ァクチユエ一夕と、このァクチユエ一夕に供給される圧油の流れを制御する流量制御弁と、この流量制御弁の前後差圧を規定値に保持する圧力制御手段とを備えた作業機械の油圧回路装置において、前記ァクチユエ一夕の負荷圧力と前記圧油供給源の供給圧力とから、前記負荷圧力に等しい圧力と前記負荷圧力より高く前記供給圧力よりも低い中間圧力の一方を選択的に作り出し、これを制御圧力として出力する第 1 の手段と、前記第 1 の手段を操作し、前記制御圧力として前記負荷圧力に等しい圧力か前記中間圧力のいずれを選択するかを指示する第 2 の手段と、前記制御圧力を前記圧力制御手段に導く連絡手段とを有し、前記圧力制御手段は、前記制御圧力が前記負荷圧力に等しい圧力のときには前記差圧の規定値を変化させず、前記制御圧力が前記中間圧力のときはその中間圧力レベルに応じて前記差圧の規定値を減少させることを特徴とする作業機械の油圧回路装置を提供するものである 0

通常の作業時には、第 2の手段で制御圧力として負荷圧力に等しい圧力の選択が指示され、第 1 の手段はこの指示により当該圧力を制御圧力として選狭して出力し、この制御圧力が連絡手段を介して圧力制御手段に導かれる。これにより、圧力制御手段は流量制御弁の前後差圧を規定値に保持し、通常の流量制御が行われる。一方、微操作作業時には、第 2 の手段で制御圧力として中間圧力の選択が指示され、第 1 の手段はこの指示にしたがい中間圧力を制御圧力として選択て出力し、この制御圧力が連絡手段を介して圧力制御手段に導かれる。これにより、圧力制御手段は流量制御弁の前後差圧を規定値よりも小さくし、その結果、操作レバーの操作量に対する流量制御弁を通る供給流量の変化が小さくなり、微操作作業を容易に実施することが可能となる。

好ましくは、前記第 1 の手段は、一端に前記負荷圧力が導かれ、他端に前記供給圧力が導かれる管路と、前記管路に設置された固定絞りおよび可変絞りとを含み、前記第 2の手段は前記可変絞りの鲔度を調整す'る手段であり、前記連絡手段は前記管路の固定絞りと可変絞りの間の部分に接続されている。ここで、好ましくは、前記固定絞りは前記管路の負荷圧力が導かれる側に設置され、前記可変絞りは前記管路の供給圧力が導かれる側に設置され、前記第 2の手段は、前記負荷圧力を選択するときには前記可変絞りを閉じ、前記中間圧力を選択する。

前記第 1 の手段は、一端に前記負荷圧力が導かれ、他端に前記供給圧力が導かれる管路と、前記管路に設置された固定絞りおよび可変圧力制御弁とを含む構成であってもよく、この場合、前記第 2の手段は前記可変圧力制御弁の設定値を調整する手段であり、前記連絡手段は前記管路の固定絞りと可変圧力調整弁の間の部分に接続されている。ここで、好ましくは、前記可変圧力制御弁は前記管路の負荷圧力が導かれる側に設 . 置され、前記固定絞りは前記管路の供給圧力が導かれる側に設置され、前記第 2の手段は、前記負荷圧力を選択するときには前記可変圧力制御弁の設定値を零とし、前記中間圧力を選択するときには前記可変圧力制御弁の設定値を零以外の任意の値に変更する。

また、前記第 1 の手段は、前記負荷圧力を検出する手段と、前記供給圧力を検出する手段と、前記検出された負荷圧力および供給圧力から前記制御圧力を演算する手段と、前記演算された制御圧力に応じて制御され、前記制御圧力を発生する手段とを含む構成であつてもよい。

また、好ましくは、前記第 2の手段はオペレータの操作により操作され、前記第 1 の手段を操作する手段；

C、める o

前記圧油供給源は、油圧ポンプと、この油圧ポンプを駆動する原動機とを含み、前記第 2 の手段は、前記原動機の回転数に応じて前記第 1 の手段を操作する手段であつてもよい。ここで、好ましくは、前記第の手段は、前記原動機の目標回転数を指示する手段に違動して前記第 1 の手段を操作する手段である。また、前記第 2の手段は、前記原動機の実回転数を検出する手段と、この検出された実回転数に応じて前記第 1 の手段を操作する手段とを含む構成であってもよい。

また、前記第 1 の手段が検出された負荷圧力および供給圧力から前記制御圧力を演算する手段を含む場合は、好ましくは、前記第 2の手段は、前記選択の棊礎となる情報を出力する手段を含み、前記制御圧力を演算する手段は、前記情報を取り込み、これに基づいて前記負荷圧力に等しい圧力か前記中間圧力のいずれかを該制御圧力として演算する。

前記圧力制御手段は、前記流量制御弁の下流側に設置された圧力制御器であってもよいし、前記流量制御弁の上流側に設置された圧力捕償弁であってもよい。図面の簡単な説明

第 1図は本発明の第 1の実施例による油圧回路装置の概略図である。

第 2図は操作レバーの操作量に対するァクチユエ一夕への供給流量の変化の関係を示す図である。

第 3図は本発明の第 2の実施例による油圧回路装置の概略図である。

第 4図は本発明の第 3の実施例による油圧回路装置の要部の概略図である。

第 5図は本発明の第 4の実施例による油圧回路装置の要部の概略図である。

第 6図は本発明の第 5の実施例による油圧回路装置の概略図である。

第 7図は第 6図に示すレギユレ一夕の詳細構成を示す図である。

第 8図は第 6図に示すコントローラで行われる制御圧力の演算手順を示すフローチヤ一トである。発明を実施するための最良の形態

以下、本発明の好適実施例を作業機械として油圧ショベルを例にとり、図面を用いて説明する。

第 1 の実施例

まず、本発明の第 1 の実施例を第 1図および第 2図により説明する。

構成

第 1 図において、 1 は可変容量型の油圧ポンプで^ り、油圧ポンプ 1 は押しのけ容積可変機構,. (以下、斜板で代表される） 1 aを有し、斜板 1 a はレギユレ二夕 2 により駆動制御される。レギユレ一夕 2 は、斜板 1 a を駆動する油圧シリンダ 2 a、馬力制限制御を行う切換弁 2 b、およびロードセンシング制御を行う制御弁 2 c によって構成されている。

油圧ポンプ 1 には油圧ショベルの上部'旋回体を駆動する旋回モータ 3 およびブームを駆動するブームシリンダ 1 3が接続され、油圧回路装置を構成している。旋回モータ 3の駆動は流量制御弁 4 により制御される。流量制御弁 4 はパイロット管路 4 p 1、 4 p 2に接続した駆動部を有し、旋回用の操作レバー 4 a が操作されたときその操作量に応じたパイロット圧が管路 4 p i または 4 p 2を介して駆動部に導入され、流量制御弁 4 の可変絞りが操作量に対応した開度に設定される。

流量制御弁 4の可変絞りの下流側にはその前後差圧を規定値に保持する圧力制御器 5が配置されている。この圧力制御器 5 は流路面積を調整するビストン 5 a および流路面積を小さくする方向にピストン 5 aを軽く押圧するばね 5 bを有している。また、ピストン 5 a は流量制御弁 4の可変絞りを通過した圧油の圧力が作用する第 1の受圧面 5 a 1および後述の制御圧力が作用する第 2の受圧面 5 a2を有している。第 1の受圧面 5 alと第 2の受圧面 5 a2の面積比は、例えば 1である。圧力制御器 5を通過した圧油は再び流量制御弁 4に戻り、ここから流量制御弁 4の駆動方向に応じて旋回モ一夕 3の主回路に供給される。旋回モータ 3の主回路にはリリーフ弁 6 a , 6 bが設けられ、旋回モ一夕 3 の最高負荷圧力を規定している。

—方、ブームシリンダ 1 3の駆動は流量制御弁 1 4 により制御される。流量制御弁 1 4はパイロット管路 1 4 PK 1 4 P2に接続した駆動部を有し、ブーム用の操作レバー 1 4 aが操作されたときその操作量に応じたパイロット圧が管路 1 4 p 1または 1 4 p 2を介して駆動部に導入され、流量制御弁 1 4の可変絞りが操作量に対応した開度に設定される。流量制御弁 1 4の可変絞りの下流側にはその前後差圧を規定値に保持する圧力制御器 1 5が配置されている。この圧力制御器 1 5 の構成は圧力制御器 5 と同じであり、ピストン 1 5 a およびばね 1 5 bを有し、ピストン 1 5 aは第 1の受圧面 1 5 alおよび第 2の受圧面 1 5 a2を有している。第 1および第 2の受圧面 1 5 al， 1 5 a2の面積比も、例えば 1である。

圧力制御器 5 , 1 5の出側にはそれぞれ旋回モータ 3およびブームシリンダ 1 3の負荷圧力を導く検出管路 7， 1 7が接続され、これら検出管路の負荷圧力のうちの高い方の負荷圧力がシャトル弁 8 により選択され、検出管路 9 に出力される。 1 0 はタンクである。

なお、流量制御弁 4 と圧力制御器 5、流量制御弁 .1 4 と圧力制御器 1 5 はそれぞれ一体構成とするこどもできる。

また、上述したレギユレ一夕 2の制御弁 2 c は一方の駆動部に検出管路 9 の負荷圧力が導かれ、他方の躯動部に油圧ポンプ 1 の吐出圧力が導かれ、両者の差圧とばね 2 dの付勢力とのバランスにより ¾作する構成となっている。

また、 2 0 は圧力発生部であり、 'この圧力発生部 2' 0 は、一端に検出管路 9 の負荷圧力が導かれ、他端に油圧ポンプ 1 の吐出圧力が導かれる管路 2 0 a と、この管路 2 0 cの負荷圧力が導かれる側に配置された固定絞り 2 0 b と、ポンプ吐出圧力が導かれる側に配 ί された可変絞り 2 0 c とを有している。可変絞り 2 0 c は絞り開度の調整部材 2 0 e を有し、調整部材 2 0 e の位置は操作レバー 2 1 により調整可能となつてい' る。すなわち、可変絞り 2 0 c の開度は操作レバー 2 1 の操作によりその操作量に応じた値に調整される。また、管路 2 0 a の固定絞り 2 0 b と可変絞り 2 0 c の間の部分 2 0 dは、制御管路 2 2を介して圧力制御器 5 , 1 5の第 2の受圧面 5 a 2 , 1 5 a 2が位置する窒に連絡している。

この構成により、操作レバー 2 1が可変絞り 2 0 c を閉じる位置にあるときには、管路 2 0 a の部分 2 0 dの圧力は検出管路 9 における負荷圧力に等しい圧力となる。操作レバー 2 1 の操作により可変絞り 2 0 c が任意の開度に開けられると、可変絞り 2 0 c→管路部分 2 0 d→固定絞り 2 0 b—検出管路 9→シャトル弁 8→検出管路 7 または 1 7→圧力制御器 5 または 1 6の出側への微量な圧油の流れが生じ、管路部分 2 0 dには可変絞り 2 0 の開度に応じた負荷圧力とポンプ吐出圧力との中間圧力が発生する。管路部分 2 0 のこの圧力は制御圧力として制御管路 2 2 に出力され、圧力制御器 5 , 1 5 の第 2の受圧面 5 a 2， 1 5 a 2に作用する。

このように圧力発生部 2 0 は、操作レバー 2 1 の指示に応じて、検出管路 9の負荷圧力に等しい圧力と、その負荷圧力とポンプ吐出圧力との中間圧力の一方を選択的に作り出し、これを制御圧力として出力する構成になっている。

動作

次に、以上のように構成した本実施例の動作を説明する。

通常作業時においては、ォペレ一夕は操作レバー 2 1 の操作により圧力発生部 2 0の可変絞り 2 0 c を閉じておく。

そして、この通常作業時において、油圧ショベルの上部旋回体を旋回させる場合には、オペレータは操作レバー 4 a を操作する。これに応じてパイロット管路 4 p i , 4 p 2の一方、例えばパイロット管路 4 p 1に油圧，が生じ、流量制御弁 4 は操作レバ一 4 a の操 »にじた開度で図示左側の位置に切換えられる。このため、油圧ポンプ 1 の圧油は流量制御弁 4の可変絞りを経て、圧力制御器 5 のビストン 5 a の第 1 の受圧面 5 a lを押圧し、ピストン 5 a を押上げて圧力制御器 5 を通り、再度流量制御弁 4を経た後、旋回モータ 3 の図示左側の主管路から旋回モータ 3 に供給される。これにより旋回モータ 3 は一方向に旋回し始める。この場合,、上部旋回体の慣性は極めて大きいので、旋回モー夕 3^;に供給されるべき圧油のほとんどはリリーフ弁 6 a を介してタンク 1 0 に排出され、かつ検出管路 7 に現れる負荷圧力はリリーフ弁 6 a の設定圧力となる。こ ® 荷圧力は検出管路 9 を介してレギユレ一夕 2 の制御 # 2 c の一方の側に導入されて、斜板 1 a の傾転量を増大させようとする。しかし、旋回モータ 3 の負荷圧力が高圧であるので、レギユレ一夕 2 の馬力制限制御を行う切換弁 2 により、斜板 1 a の傾転量の増大は抑制され、したがって、油圧ポンプ 1 の吐出流量も抑制される。このようにして旋回モータ 3が徐々に加速されてゆくと、リリーフ弁 6 a からリリーフされる油量もこれに応じて徐々に減少してゆき、旋回モータ 3が流量制御弁 4の開度に応じた回転速度近辺に到達した後は、その負荷圧力は急速に減少してリリーフ弁 6 aの設定圧より遥かに低い値となる。そして、レギユレ一夕 2 の制御弁 2 0 c はこのような低い値の負荷圧力に応じて、油圧ポンプ 1の吐出圧力とその負荷圧力との差圧がばね 2 dの定める規定値に保持されるように吐出流量を制御する。

今、上記の状態において、外部負荷がかかる等の理由により負荷圧力が上昇すると、ポンプ吐出圧力と負荷圧力との差圧が小さくなる。このとき、この上昇した負荷圧力はレギユレ一夕 2の制御弁 2 c に導入され、これにより油圧シリンダ 2 a は油圧ポンプ 1 の吐出流量を增加させるように駆動され、このため流量制御弁 4の上流側圧力は増加し、その差圧はばね 2 dの定める規定値に戻る。すなわち、負荷圧力が上昇しても、ポンプ吐出圧力と負荷圧力との差圧は規定値に保持され、旋回モータ 3 には負荷圧力の増加にも係わらず、操作レバー 4 aの操作量に応じた流量が供給される。負荷圧力が減少した塲合の動作は上記動作と逆になり、同様に操作レ 'バー 4 aの操作量に応じた流量が供給されることになる。一方、以上の旋回モータ 3の単独駆動にあって、圧力発生部 2 0 においては可変絞り 2 0 cが閉じられているので、管路部分 2 0 d には検出管路 9 の負荷圧力に等しい圧力、すなわち、旋回モータ 3 の負荷庄カ" 等しい圧力が発生しており、この圧力が圧力制御器 5 のビストン 5 a の第 2 の受圧面 5 a 2に作用している。このため、ビストン 5 a は流量制御弁 4 の ¾変絞りを通過した圧油により押され、ほぼ全開状態に保持される。また、負荷圧力の変動に際しても実質的にその全開状態が継続される。すなわち、圧力制御器 5 は旋回モータ 3の単独駆動にあっては働かない。

ブームシリンダ 1 3の単独駆動もこれに準じた動作となる。

次に、旋回モータ 3 とブームシリンダ 1 3を同時に駆動させる複合操作の場合の動作を説明する。操作レノ一 4 a， 1 4 aを同時に操作すると、それらの操作量に応じた開度で流量制御弁 4、 1 4が開き、旋回一夕 3 およびブームシリンダ 1 3 に圧油が供給され、' これにより旋回モータ 3 およびブームシリンダ 1 3が同時に駆動される。旋回モータ 3 およびブームシリンダ 1 3の負荷圧力のうちの高い方の負荷圧力、例えば旋回モータ 3の負荷圧力はシャトル弁 8 により選択され、検出管路 9 に出力される。この負荷圧力はレギレータ 2 の制御弁 2 c の一方の側に導入され、その'負荷圧力とポンプ吐出圧力との差圧が同様に規定値に保持されるよう油圧ポンプ 1 の吐出流量が制御される。

—方、このように制御される結果、ポンプ吐出圧力と低負荷圧力側であるブームシリンダ 1 3 の負荷圧力との差圧は上記規定値より大きな値になる。したがつて、何等の手当てをも講じなければ、油圧ポンプ 1 からの吐出流量はこの低負荷圧力側のブームシリンダ 1 3 に優先的に供給され、高負荷圧力側の旋回モータ 3 に供給される流量が著しく制限され、旋回モータ 3 の駆動が困難になる。このような状況に対し、圧力制御器 1 5が動作し、流量制御弁 1 4の可変絞りの前後差圧を規定値に保持する。

すなわち、圧力発生部 2 0 には検出管路 9 の負荷圧力、すなわち、旋回モータ 3の負荷圧力に等しい圧力が発生しており、この圧力が圧力制御器 1 5 のピストン 1 5 a の第 2の受圧面 5 a 2 に作用している。このため、ピストン 1 5 a は流路面積を絞る方向に付勢され、流量制御弁 1 4の可変絞りの下流側の圧力を上昇させ、流.量制御弁 1 4の可変絞りの前後差圧をポンプ吐出圧力と旋回モータ 3の負荷圧力との差圧に等しくなるように制御する。これにより、流量制御弁 1 4の可変絞りの前後差圧は規定値に保持される。なお、圧力制御器 5 は単独駆動で説明したようにビストン 5 a がほぼ全開状態にある。したがって、流量制御弁 4， 1 4の可変絞りの前後差圧が共に同じ規定値に保持され、低負荷圧力翻であるブームシリンダ 1 3 に優先的に圧油が供給され、高負荷圧力側の旋回モータ 3 の駆動が困難になる事態を防止できる。その結果、旋回モータ 3 およびブームシリンダ 1 3への供給流量を操作レバー 4 a , 1 4 a の操作量に応じた値に制御できると共に、これらァグチユエ一夕 3 , 1 3の速度比を操作レバ一の操作量に応じて制御し、円滑な複合操作が可能となる。

これに対して、微操作作業においては、オペレータは操作レバー 2 1 を操作し、圧力発生部 2 0 の可変絞り 2 0 c を操作レバー 2 1 の操作量に応じた開度に開ける。これにより、管路部分 2 0 dには前述したように検出管路 9 の負荷圧力とポンプ吐出圧力との中間圧力が発生する。この中間圧力は制御圧力として制御管路 2 2 に出力され、圧力制御器 5 , 1 5の第 2の受圧面 5 a 2， 1 5 a 2に伝達される。このため、例えばブームシリンダ 1 3 の単独駆動にあっては、圧力制御器 1 5のビストン 1 5 a は流路面積を絞る方向に付勢され、その結果、流量制御弁 1 4の可変絞りの下流側の圧力は上昇し、流量制御弁 1 4 の可変絞りの前後差圧は前述した通常作業時における規定値よりも小さくなる。そして、この小さくなつた差圧が一定になるような制御が行なわれる。換言すれば、可変絞り 2 0 c をある開度に開けることにより、流量制御弁 1 4の可変絞りの前後差圧の規定値が小さな値に変更されたこととなる O

このように差圧が低下することにより、差圧が従来通りの規定値に保持された場合には操作レバーの操作量に対するァクチユエ一夕への供給流量の変化が第 2 図に実線で示すようであったものが、同図で破線で示すように操作レバーの操作量に対するァクチユエ一夕への供給流量の変化が小さくなり、このため、操作レノー 1 4 aの操作量が同一であっても、ブームシリンダ 1 3 に供給される圧油の供給量は通常作業時における供給量より小さくなり、微操作作業を容易に実施することが可能となる。

なお、旋回モータ 3の単独駆動および旋回モー夕 3 とブームシリンダ 1 3の複合駆動時の動作も上記動作に準じる。

効果

このように、本実施例では、微操作作業時に操作レバー 2 1 の操作により油圧ポンプ 1 の吐出管路に接続された可変絞り 2 0 cの開度を調整し、負荷圧力とポンプ吐出圧力との中間の増大した圧力を制御圧力として圧力制御器 5， 1 5 に作用させるようにしたので、流量制御弁の差圧の規定値が小さくなつて、操作レバ一 4 a , 1 4 aの操作量に対する旋回モータ 3およびブームシリンダ 1 3への圧油の供給流畺の変化が ]、きくなり、微操作作業を容易に実施することが可能となる o

また、本実施例によれば、圧力発生部 2 0 および操作レバー 2 1 という比較的簡単な構成を付加することで、負荷圧力およびポンプ吐出圧力という既存の圧力を用いて上述した制御圧力を作成するので、効率的なシステムの構築が可能となる。

なお、本実施例では操作レバー 2 1 と可変絞り 2 0 c の調整部材 2 0 e とを機械的に連動させたが、操作レバ一 2 1 の代わりに油圧信号または電気信号を発生する操作部材を設け、その信号により可変絞り 2 O 'c の調整部材 2 0 e を操作するようにしても、同様の作用効果を得ることができる。第 2の実施例

本発明の第 2 の実施例を第 3図により説明する。闵中、第 1 図に示す部材と同等の部材には同じ符号をしている。本実施例は、流量制御弁の前後差圧を規定 _: 値に保持するのに異なるタイプの圧力制御手段を採用したものである。

第 3図において、第 1 の実施例における圧力制御器 5、 1 5 に代えて流量制御弁 4、 1 4の It流側に圧力補償弁 5 A , 1 5 Aが配置されている。圧力補償弁' 5 Aは、一方の側の駆動部に油圧ポンプ 1 の吐出圧力および旋回モータ 3 の負荷圧力、すなわち、流量制御弁

4の出側の圧力を導入し、他方の側の駆動部に流量制御弁 4の入側の圧力および圧力発生部 2 0で作り出された制御圧力を導入している。また、圧力補償弁 5 A， . 1 5 Aの採用に伴って、流量制御弁 4 A , 1 4 A もそれに適合した切換構造となっている。

次に、本実施例の動作を説明する。圧力発生部 2 0 の操作および作用は第 1 の実施例と同じである。すなわち、通常作業時は可変絞り 2 0 c は閉じておく。圧力発生部 2 0の管路部分 2 0 dの圧力は検出管路 9の負荷圧力と等しくなり、圧力捕償弁 5 A， 1 5 Aの駆動部にはこの負荷圧力に等しい圧力が管路 2 2 を介して制御圧力として作用している。微操作作業時には操作レバー 2 1を操作して、可変絞り 2 0 cをその操作量に応じた開度に開ける。圧力発生部 2 0 の管路部分 2 0 dには検出管路 9 の負荷圧力とポンプ吐出圧力との中間圧力が発生し、圧力捕償弁 5 A , 1 5 Aの駆動部にはこの中間圧力が管路 2 2を介して制御圧力として作用している。

ところで、本実施例における圧力捕償弁 5 A， 1 5 Aは、従来の一般的な圧力捕償弁の捕償差圧（流量制御弁の前後差圧の目標値）を設定するためのばねに代え、ポンプ吐出圧力と圧力発生部 2 0で作り出した制御圧力との差圧を作用させる手段を設けたものであ ' 、制御圧力が負荷圧力に等しいときには圧力補償弁にポンプ吐出圧力と負荷圧力との差圧が作用し、特開昭 6 0 - 1 1 7 0 6号に記載の構成と伺じになる。すなおち、圧力補償弁 5 A, 1 5 Aは、レギユレ一夕 2によりロードセンシング制御された上記差圧を補償差 ¾として動作し、流量制御弁 4 A, 1 4 Aの前後差汪を当該差圧に一致するよう制御する。一方、制御圧力が中間圧力であるときには、圧力補償弁 5 A , 1 5 Aは'ポンプ吐出圧力とその中間圧力との差圧を補償差圧として動作し、流量制御弁 4 A， 1 4 Aの前後差庄を当該差圧に一致するよう制御する。

換言すれば、圧力捕償弁 5 A， 1 5 Aは、通常作業時には流量制御弁 4 A, 1 4 Aの前後差圧をそれぞれポンプ吐出圧力と負荷圧力との差圧にほぼ等しい同じ規定値に保持し、微操作作業時には流量制御弁 4 A， 1 4 Aの前後差圧を当該規定値より小さ ΛΛ同じ規定値に保持し、その配置位置が流量制御弁の上流側か下流側かの違いはあるものの、第 1の実施例の圧力制御 5 , 1 5 と実質的に同じ機能を果たす。 ' したがって、本実施例においても第 1の実施例と実質的に同じ作用効果が得られる。すなわち、例えば旋回モータ 3の単独駆動、ブームシリンダ 1 3の単独駆動、旋回モータ 3 とブームシリンダ 1 3の複合駆動のいずれの場合も、通常作業時では、流量制御弁 4 Aおよび/または 1 4 Aの前後差圧はポンプ吐出圧力と負荷圧力との差圧にほぼ等しい規定値に保持され、微操作作業時には、当該前後差圧が通常作業時における規定値よりも小さい規定値に保持され、しかして微操作作業時には、操作レバー 4 a， 1 4 aの操作量に対する旋回モー夕 3およびブームシリンダ 1 3への圧油の供給流量の変化を小さくし、微操作作業を容易に行うことが可能となる。

第 3の実施例

本発明の第 3の実施例を第 4図により説明する。図中、第 1 図に示す部材と同等の部材には同じ符号を付している。本実施例は圧力発生部の構成を変更したものである。

第 4図において、本実施例の圧力発生部 2 3 は、一端に検出管路 9 の負荷圧力が導かれ、他端に油圧ボンプ 1 の吐出圧力が導かれる管路 2 3 a と、この管路 2 3 aの負荷圧力が導かれる側に配置された可変式の圧力調整弁 2 3 b と、管路 2 3 a のポンプ吐出圧力が導かれる側に配置された固定絞り 2 3 c とを有している。圧力調整弁 2 3 b はばね e を有し、ばね 2 3 e の強さは操作レバー 2 1 により調整可能となっている。すなわち、ばね 2 3 eの設定値は操作レバー 2 1 の操作によりその操作量に応じた値に調整される。管路 2 3 a の圧力調整弁 2 3 b と固定絞り 2 3 c の間の部分 2 3 d は、制御管路 2 2 を介して圧力制御器 5， 1 5 (第 1 図参照）の第 2の受圧面 5 a2, 1 5 a2が位置する室に連絡している。

操作レバー 2 1がばね 2 3 e の設定値を零にする位置にあるときには、固定絞り 2 3 c→管路部分 2 3 d —圧力調整弁 2 3 b→検出管路 9、さらには第 1 図に示すシャトル弁 8→検出管路 7 または 1 7—圧力制御器 5 または 1 6 の出側への微量な圧油の流れが生じ、このとき圧力調整弁 2 3 bがほぼ全開となる位置でバランスし、管路 2 3 a の部分 2 3 dの圧力は検出管路 9 における負荷圧力に等しい圧力となる。操作レバー 2 1 の操作により圧力調整弁 2 3 bのばね 2 3 e の設定値が零以外の任意の値に変更されると、同様な微量な圧油の流れにより管路部分 2 3 dには圧力調整弁 3 bの設定値に応じた負荷圧力とポンプ吐出圧力とめ中間圧力が発生する。管路部分 2 3 のこの圧力は制御圧力として制御管路 2 2 に出力される。

このように圧力発生部 2 3 も、第 1 の実施例の圧力発生部 2 1 と同様に、操作レバー 2 1 の指示に応じて検出管路 9の負荷圧力に等しい圧力と、その負荷圧力とポンプ吐出圧力との中間圧力の一方を選択的に作り出し、これを制御圧力として出力ず！)構成となって ¼ る。したがって、本実施例によっても第 1 の実施例同様の作用効果が得られる。

第 4の実施例

本発明の第 4の実施例を第 5図により説明する。図中、第 1 図に示す部材と同等の部材には同じ符号を付している。本実施例は圧力発生部を操作する手段として操作レバー以外の構成を採用している。

第 5図において、 2 5 は油圧ポンプ 1 を駆動する原動機であり、原動機 2 5 は燃料噴射量を調整するガバナレバー 2 6を有している。この原動機 2 5 の燃料噴射量は燃料レバー 2 7 により操作され、燃料レバー 2 7 はロッド 2 8を介してガバナレバー 2 6 に連結されている。また、ロッド 2 8 はその中間位置で圧力発生部 2 0 における可変絞り 2 0 c の調整部材 2 0 e に口ッド 2 9を介して連結されている。燃料レバー 2 7 は枢動部に摩擦板 3 0を有し、操作された所望の位置で保持できるようになつている。

燃料レバー 2 7が原動機 2 5の目標回転数を高くする位置に操作されると、これに伴い調整部材 2 0 e も操作されて可変絞り 2 0 c を閉状態とし、その結果、制御管路 2 2 には検出管路 9 における負荷圧力に等しい制御圧力が出力される。また、燃料レバー 2 7が原動機 2 5の目標回転数を低下させる位置に操作されると、これに伴い調整部材 2 0 e も操作されて、可変絞り 2 0 c の絞り開度を燃料レバー 2 7の操作量に応じた任意の開度に開ける。これにより、管路部分 2 Q d には可変絞り 2 0の開度に応じた負荷圧力とポンプ ¾ 出圧力との中間圧力が発生し、この中間圧力が制御圧力として制御管路 2 2 に出力される。

ところで、原動機 2 5の目標回転数を高く設定するのは、油圧ァクチユエ一夕の駆動'速度を大きくして作業が行えるので、通常作業時であるのが一般的であり、原動機 2 5 の目標回転数を低く設定するのは、油圧ァクチユエ一夕の駆動速度を小さくすることの意思表示であるので、微操作作業時であるのが一般的である。

したがって、本実施例によっても、通常作業時には、流量制御弁の前後差圧はポンプ吐出圧力と負荷圧力との差圧にほぼ等しい規定値に保持され、徼操作作業時には、当該差圧が通常作業時における規定値より'も小さい値に保持され、しかして微操作作業時には、操作レバーの操作量に対する油圧ァクチユエ一夕への圧油の供給流量の変化を小さくし、微操作作業を容易に行うことが可能となる。

しかも、本実施例によれば、燃料レバー 2 7 に連動して可変絞り 2 0 c の開度を調整するようにしたので、可変絞り 2 0 c の調整が特別な操作レバーを設置することなく行え、構造がさらに簡素化されると共に、操作性が向上する。

なお、本実施例では燃料レバー 2 7 と可変絞り 2 0 c の調整部材 2 0 e とを機械的に連動させたが、燃料レバー 2 7 の操作を油圧信号または電気信号として検出し、この信号により可変絞り 2 0 c の調整部材 2 0 e を操作するようにしてもよい。

第 5の実施例

本発明の第 5 の実施例を第 6 図〜第 8図により説明する。図中、第 1図および第 5図に示す部材と同等の部材には同じ符号を付している。本実施例は、制御圧力の値を演算により求める電子制御を採用したものである。

第 6図において、検出管路 9 にはその負荷圧力を検出する圧力センサ 3 1が接続され、油圧ポンプ 1 の吐出管路にはポンプ吐出圧力を検出する圧力センサ 3 2 が接続され、それぞれ検出した圧力を電気信号に変換し、その電気信号を出力する。また、油圧ポンプ 1 の斜板 1 a にはその傾転量を検出するための位置センサ 3 3が設けられ、油圧ポンプ 1 を駆動する原動機 2 5 の出力軸に近接して原動機の回転数を検出する回転数センサ 3 4が設けられ、それぞれ検出した傾転量および回転数を電気信号に変換し、その電気信号を出力する。一方、レギユレ一夕 2 Aは電気一油圧サーポ式に構成されており、かつ油圧ポンプ 1 の吐出管路には電磁比例弁 3 5が接続され、電磁比例弁の出力ポートには制御管路 2 2が接続されている。センサー 3 1 , 3 2 , 3 3 ， 3 4 からの電気信号はコンドロ一ラ 3 6 に入力され、ここで所定の演算が行われ、レギユレー^¾'タ 2 Aおよび電磁比例弁 3 5 にそれぞれ制御信号を出力する。 ' ' 第 7図にレギユレ一夕 2 Aの構成を示す。第 7図 Ίこおいて、 4 0 は油圧ポンプ 1 の斜板 1 a を駆動す ^ ¾ めのァクチユエ一夕であり、ァクチユエ一夕 4 0 は受圧面積の異なる 2つのシリンダ室 4 0 a , 4 0 b と,、このシリンダ室 4 0 a ， 4 0 b内を往復動し、斜板 1 a の傾転量を調整するビストン 4 0 c とを有している。シリンダ室 4 0 a は油圧源であるパイロットポンプ 4 3 に連絡され、かつシリンダ室 4 0 b はパイ口 , トポンプ 4 3 とタンク 1 0 にそれぞれノーマルクロ一

第 1 および第 2の電磁弁 4 2 , 4 3を介して連絡されている。

コントローラ 3 6 からの制御信号はこの電磁弁 4 2 ， 4 3 に入力される。電磁弁 4 2 に制御信号が入力さ''れると、この電磁弁 4 2が開となり、パイロットポンプ 4 1 からの圧油がシリンダ室 4 0 a , 4 0 bの双方に供給され、シリンダ室 4 0 a ， 4 0 bの受圧面積差によりピストン 4 0 c は図示左方に駆動される。これにより斜板 1 aの傾転量が減少し、油圧ポンプ 1 の吐出流量が減少する。電磁弁 4 3 に制御信号が入力される . と、この電磁弁 4 3が開となり、シリンダ室 4 0 bがタンク 1 0 に連通し、ピストン 4 0 c は図示右方に駆動される。これにより斜板 l a の傾転量が増加し、油圧ポンプ 1 の吐出流量が増加する。

コントローラ 3 6 は、圧力センサ 3 1， 3 2で検出された負荷圧力とポンプ吐出圧力とから両者の差圧を演算し、この値から当該差圧を予め設定した規定値に保持する第 1の目標傾転量を演算すると共に、圧力センサ 3 2で検出されたポンプ吐出圧力から馬力制限制御のための第 2 の目標傾転量を演算し、これらの小さい方を傾転量指令値として選択し、この傾転量指令値と位置センサ 3 3で検出された斜板 1 a の実際の傾転量との大小に基づき電磁弁 4 2 , 4 3 のいずれか一方に制御信号を出力する。これにより、上述したように斜板 1 aが駆動され、油圧ポンプ 1 の馬力制限制御とポンプ吐出圧力と負荷圧力との差圧を規定値に保持するロードセンシング制御が実施される。なお、この制御の詳細は例えば特開平 1 一 3 1 2 2 0 2号公報を参照のこと。

また、コントローラ 3 6 は、圧力センサ 3 1， 3 2 で検出された負荷圧力とポンプ吐出圧力と回転数センサ 3 4で検出された原動機 2 5 の回転数とから、圧力制御器 5， 1 5 のピストン 5 a , 1 5 a の第 2の受圧面 5 a2, 1 5 a2に作用されるべき制御圧力を演算し、この制御圧力に相当する電気信号が電磁比例弁 3 5 に出力される。

コントローラ 3 6で行われるこの制御圧力の演算手順を第 8 図にフローチャートで示す。まず、手順 S 1 で、圧力センサ 3 1 , 3 2 および回転数センサ 3 4が出力する電気信号により負荷圧力、ポンプ吐出圧力および原動機 2 5 の回転数を読み込む。次いで、手順 S 2で原動機 2 5 の回転数が高いかどうかを判定する。通常、その判定の基準値としては、原動機 2 5の最高. 回転数に近い値を用いる。原動機 2 5 の回転数が高いと判定されると手順 S 3 に進み、負荷圧力を制御圧力とする。一方、原動機 2 5の回転数が高くないと判定されると手順 S 4 に進み、負荷圧力とポンプ吐出圧力とから原動機 2 5の回転数に応じたそれらの中間圧力を演算し、手順 S 5 において、その中間圧力を制御圧力とする。

電磁比例弁 3 5 は、このようにして演算された制御圧力に相当する電気信号に基づき駆動され、油圧ボンプ 1 の吐出圧力から当該制御圧力を作り出し、これを制御管路 2 2 に出力する。

したがって、原動機 2 5の回転数が高い通常作業時には、負荷圧力に等しい圧力が制御圧力として圧力制御器 5， 1 5 に作用するので、流量制御弁 4および/ または 1 4の前後差圧はポンプ吐出圧力と負荷圧力との差圧にほぼ等しい規定値に保持されるのに対して、原動機 2 5の回転数の低い微操作作業時には、ポンプ吐出圧力と負荷圧力との中間圧力が制御圧力となるので、流量制御弁 4および/または 1 4の前後差圧が通常作業時における規定値よりも小さい値に保持され、操作レバーの操作量に対する油圧ァクチユエ一夕への圧油の供給流量の変化を小さくして、微操作作業を容易に行うことが可能となる。

したがって、本実施例によっても、第 1の実施例と同様の効果を奏すると共に、制御圧力の選択が自動的に行われるので、第 4の実施例と同様に構成が一層簡素化され、かつ操作性が向上する。

なお、上記各実施例の説明では、油圧ショベルの油圧回路装置を例示して説明したが、これに限ることはなく、他の作業機械の油圧回路装置にも適用可能であるのは明らかである。産業上の利用可能性

以上述べたように、本発明によれば、通常作業時か微操作作業時かに応じて負荷圧力に等しい圧力か負荷圧力とポンプ吐出圧力との中間圧力のいずれかを選択的に作り出し、これを制御圧力として流量制御弁の前後差圧を制御する圧力制御手段に作用させるようにしたので、微操作作業時には流量制御弁の前後差圧が小さくなつて、操作レバーの操作量に対する供給流量の変化が減少し、これによりロードセンシングシステムを採用していても微操作作業を容易に実施することができる。また、比較的簡単な構成を付加することで、負荷圧力およびポンプ吐出圧力という既存の圧力を用いて制御圧力を作成するので、効率的なシステムの構築が可能となる。

Claims

請求の範囲

1. 圧油供給源（1) と、この圧油供給源からの圧油により駆動される少なくとも 1つの油圧ァクチユエ一タ（3または 13) と、このァクチユエ一夕に供給される圧油の流れを制御する流量制御弁 U;4A または 14;14A ) と、この流量制御弁の前後差圧を規定値に保持する圧力制御手段（5;5A または 15;15A) とを備えた作業機械の油圧回路装置において、

前記ァクチユエ一夕（3または 13) の負荷圧力と前記圧油供給源（1) の供給圧力とから、前記負荷圧力に等しい圧力と前記負荷圧力より高く前記供給圧力よりも低い中間圧力の一方を選択的に作り出し、これを制御圧力として出力する第 1の手段（20;23;35, 36) と、前記第 1の手段を操作し、前記制御圧力として前記負荷圧力に等しい圧力か前記中間圧力かのいずれを選択するかを指示する第 2の手段（21;27:29;34, 36)と、前記制御圧力を前記圧力制御手段（5;5A または 15;1 5A) に導く連絡手段（22)とを有し、

前記圧力制御手段は、前記制御圧力が前記負荷圧力に等しい圧力のときには前記差圧を前記規定値に保持し、前記制御圧力が前記中間圧力のときは前記差圧を前記規定値より小さくすることを特徴とする作業機械の油圧回路装置。 '-09528 PCT/JP90/00193

3 3

2. 請求の範囲第 1項記載の作業機械の油圧回路装置において、前記第 1の手段（20)は、一端に前記負荷圧力が導かれ、他端に前記供給圧力が導かれる管路 (2 Oa) と、前記管路に設置された固定絞り（20b) および可変絞り（2Dc) とを含み、前記第 2の手段は前記可変絞りの開度を調整する手段（21;Π, 29)であり、前記 ¾ 絡手段（22)は前記管路の固定絞りと可変絞りの間の部分（2 ) に接続されていることを特徴とする作業機械の油圧回路装置。

3. 請求の範囲第 2項記載の作業機械の油圧回路装置において、前記固定絞り（20 b) は前記管路（2'G a) の負荷圧力が導かれる側に設置され、前記可変絞り（20c ) は前記管路の供給圧力が導かれる側に設置され、前記第 2の手段（21 ;27, 29)は、前記負荷圧力を選択するときには前記可変絞りを閉じ、前記中間圧力を選択す

• るときには前記可変絞りを任意の開度に開けることを

特徴とする作業機械の油圧回路装置。

4. 請求の範囲第 1項記載の作業機械の油圧 ϋ路装置において、前記第 1の手段（23)は、一端に前記負荷圧力が導かれ、他端に前記供給圧力が導かれる管路（2 3a) と、前記管路に設置された固定絞り（23c) および可変圧力制御弁とを含み、前記第 2の手段は前記可変圧力制御弁の設定値を調整する手段（21)であり、前記連絡手段（22)は前記管路の固定絞りと可変圧力調整弁の間の部分（23d) に接続されていることを特徴とする作業機械の油圧回路装置。

5. 請求の範囲第 4項記載の作業機械の油圧回路装置において、前記可変圧力制御弁（2 ) は前記管路（2 3a) の負荷圧力が導かれる側に設置され、前記固定絞り（23c) は前記管路の供給圧力が導かれる側に設置され、前記第 2の手段（21)は、前記負荷圧力を選択するときには前記可変圧力制御弁の設定値を零とし、前記中間圧力を選択するときには前記可変圧力制御弁の設定値を零以外の任意の値に変更することを特徵とする作業機械の油圧回路装置。

6. 請求の範囲第 1項記載の作業機械の油圧回路装置において、前記第 1の手段は、前記負荷圧力を検出する手段（31)と、前記供給圧力を検出する手段（32)と、前記検出された負荷圧力および供給圧力から前記制御圧力を演算する手段（36)と、前記演算された制御圧力に応じて制御され、前記制御圧力を発生する手段（35) とを含むことを特徵とする作業機械の油圧回路装置。

7. 請求の範囲第 1項記載の作業機械の油圧回路装置において、前記第 2の手段はオペレータの操作により操作され、前記第 1の手段（20， Π) を操作する手段 (21)であることを特徴とする作業機械の油圧回路装置。

8. 請求の範囲第 1項記載の作業機械の油圧回路装置において、前記圧油供給源は、油圧ポンプ（1) と、 28 Ρ€ ΑΡΡί®/0σϊ93

3 5

この油圧ポンプを駆動する原動機（25)とを含み、前第 2の手段は、前記原動機の回転数に応じて前記第 i の手段（20 ;35, 36 )を操作する手段（27， 29 ;34， 36) であることを特徴とする作業機械の油圧回路装置。 ' ：,

9. 請求の範囲第 8項記載の作業機械の油圧回路装置において、前記第 2の手段は、前記原動機（2-5)の目標回転数を指示する手段（27)に連動して前記第 1の手段（20)を操作する手段（29)であることを特徵とずる作業機械の油圧回路装置。

1 0. 請求の範囲第 8項記載の作業機械の油圧回路 ₄ 装置において、前記第 2の手段は、前記原動機（25)の実回転数を検出する手段（34)と、この検出された実,回, 転数に応じて前記第 1の手段（35, 36) を操作する手段

(36)とを含むことを特徵とする作業機械の油圧回路装 ηί: ο

1 1. 請求の範囲第 6項記載の作業機械の油圧回路装置において、前記第 2の手段は前記選択の基礎となる情報を出力する手段（34)を含み、前記制御圧力を演算する手段（36)は前記情報を取り込み、これに基づいて前記負荷圧力に等しい圧力か前記中間圧力のいず,れかを該制御圧力として演算することを特徵とする作業機械の油圧回路装置。

1 2. 請求の範囲第 1項記載の作業機械の油圧回路装置において、前記圧力制御手段は、前記流量制御弁 (4または 14) の下流側に設置された圧力制御器（5または 15) であることを特徴とする作業機械の油圧回路装置。

1 3 . 請求の範囲第 1項記載の作業機械の油圧回路装置において、前記圧力制御手段は、前記流量制御弁 (4A または 14A)の下流側に設置された圧力捕償弁（5A または 15 A)であることを特徵とする作業機械の油圧回路装置。